CN109387730B - 一种高阻接地故障选相系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种高阻接地故障选相系统和方法，所述系统包括：行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块；所述行波检测模块，用于检测输电线路中各相是否产生故障行波；所述数据采集模块，用于采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成包括故障行波产生时的时间信息故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至所述通讯模块；所述通讯模块，用于接收所述的故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至所述判断模块；所述判断模块，用于判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相；所述电源模块，用于为所述通讯模块和采集模块供电。采用前述的系统或方法，保证了高阻接地故障选相的准确性，提高了供电可靠性。

Description

一种高阻接地故障选相系统及方法

技术领域

本申请涉及电网故障检测技术领域，尤其涉及以一种高阻接地故障选相系统及方法。

背景技术

输电线路中的导线在高阻抗表面(如：沥青、碎石路、砂砾和树木等)短路，或者由于绝缘子闪络、雷击等原因发生的输电线路放电造成的故障称为高阻接地故障。高阻接地故障发生时，由于接地电阻较大，导致故障电流的突变量很小，进而其接地相电压下降，最终三相间的电压依然近乎对称，因此，出现故障后，输电线路依然可以运行。但是，如果不及时发现并处理发生高阻接地故障的输电线路，则会造成输电线路更为严重的故障。因此，需要准确选出高阻接地故障的故障相，以便及时处理。

目前高阻接地故障选相方法是分析三相电压，当发生高阻接地故障后，相应的故障相的相电压会下降，通过比较三相电压的大小，电压最小的对应的相别即为故障相。

但是发明人在本申请的研究过程中发现，现有的高阻接地故障选相方法中，由于接地电阻的阻值较大，故障相电压的下降值不明显，导致高阻接地故障选相不准确，降低了供电可靠性。

发明内容

本申请提供的一种高阻接地故障选相系统和方法，以解决现有技术中，在高阻接地故障选相时，采用故障相电压进行选相而导致的高阻接地故障选相不准确，降低供电可靠性的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种高阻接地故障选相系统，包括：

行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块；

所述行波检测模块，用于检测输电线路中各相是否产生故障行波，其中，输电线路包括多条馈线，每条馈线包括A、B和C三相线路；

所述数据采集模块，用于采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至所述通讯模块，其中，所述故障行波数据包括所述故障行波产生时的时间信息；

所述通讯模块，用于接收所述的故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至所述判断模块；

所述判断模块，用于判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相；

所述电源模块，用于为所述通讯模块和采集模块供电。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述判断模块包括：第一分析单元；

分析不同时间不同馈线中的故障行波数据，将最早产生故障行波的线路确定为故障线，再比较所述故障线在同一时间的不同相中的故障行波数据，将产生故障行波数据的相确定为故障相。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述判断模块包括：第二分析单元；

分析不同时间不同馈线中的相同相中的故障行波数据，若不同时间不同馈线中的相同相中均产生故障行波数据，则确定该相为故障相；

结合第一方面，在一种实现方式中，同一条馈线安装有3个所述行波检测模块，分别安装在馈线中的A相、B相和C相线路上。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述行波检测模块为高频电流互感器，串接在各相线路上。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述数据采集模块、通讯模块和电源模块通过二次线连接所述行波检测模块；

所述电源模块为蓄电池，所述电源模块的充电采用所述行波检测模块的二次电流；

所述行波检测模块、采集模块、通讯模块和电源模块安装于输电线路的杆塔上；

所述判断模块安装在主站内。

结合第一方面，在一种实现方式中，所述通讯模块采用无线公网进行通讯，所述通讯模块上设置有安防模块。

第二方面，本申请实施例部分提供了一种高阻接地故障选相方法，所述高阻接地故障选相方法，应用于第一方面任一项所述的高阻接地故障选相系统，所述高阻接地故障选相方法包括：

通过行波检测模块检测输电线路中各相是否产生故障行波，其中，输电线路包括多条馈线，每条馈线包括A、B和C三相线路；

数据采集模块采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至通讯模块，其中，所述故障行波数据包括所述故障行波产生时的时间信息；

所述通讯模块接收所述故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至判断模块；

所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相，包括：

利用第一分析单元分析不同时间不同馈线中的故障行波数据，将最早产生故障行波的线路确定为故障线，再比较所述故障线在同一时间的不同相中的故障行波数据，将产生故障行波数据的相确定为故障相。

结合第二方面，在一种实现方式中，所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相，包括：

利用第二分析单元分析不同时间不同馈线中的相同相中的故障行波数据，若不同时间不同馈线中的相同相中均产生故障行波数据，则确定该相为故障相。

本申请实施例提供的一种高阻接地故障选相系统和方法，所述系统包括：行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块；所述行波检测模块，用于检测输电线路中各相是否产生故障行波；所述数据采集模块，用于采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成包括故障行波产生时的时间信息故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至所述通讯模块；所述通讯模块，用于接收所述的故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至所述判断模块；所述判断模块，用于判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相；所述电源模块，用于为所述通讯模块和采集模块供电。

通过上述公开的高阻接地故障选相系统或方法，巧妙地利用了高阻接地故障行波只会在不同馈线的相同相之间传播，不会传播到非故障相的规律，通过分析不同馈线的某一相同相产生了故障行波，而其他两项均未产生故障行波，来确定产生故障行波的相为故障相；简单有效地完成高阻接地故障选相工作，保证了高阻接地故障选相的准确性，提高了供电可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种高阻接地故障选相系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种高阻接地故障选相系统的安装示意图；

图3是本申请实施例提供的一种高阻接地故障选相方法的流程示意图；

图4是本申请实施例提供的一种高阻接地故障选相方法的应用场景示例图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

本申请提供的一种高阻接地故障选相系统和方法，以解决现有技术中，在高阻接地故障选相时，采用故障相电压进行选相而导致的高阻接地故障选相不准确，降低供电可靠性的问题。

本申请实施例公开的一种高阻接地故障选相系统，包括：

行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块；

所述行波检测模块，用于检测输电线路中各相是否产生故障行波，其中，输电线路包括多条馈线，每条馈线包括A、B和C三相线路；

其中，当输电线路中某条馈线发生高阻接地故障时，说明该条馈线的某一相发生了接地故障，则该相会产生暂态行波，即产生故障行波。

所述数据采集模块，用于采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至所述通讯模块，其中，所述故障行波数据包括所述故障行波产生时的时间信息；

另外，数据采集模块还用于采集所述行波检测模块未检测到故障行波信号，并将未检测到故障行波信号传输至通讯模块。

所述通讯模块，用于接收所述的故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至所述判断模块；

其中，所述通讯模块为无线公网通讯，带有专用安防模块，通讯模块具有GPS、北斗对时等功能，当线路故障时向主站发送故障行波数据，当线路没有故障时，发送未采集到故障行波数据的信息发送至判断模块。

所述判断模块，用于判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相；

所述电源模块，用于为所述通讯模块和采集模块供电。

另外，本申请中是一组检测模块(包括A、B和C三相)配置一套采集模块、通讯模块和电源模块。

具体的，每条馈线中的每一相线路上均设置有采集点，每个采集点处都安装有行波检测模块、采集模块、通讯模块以及电源模块，判断模块安装于电力线路的主站中，用于接收来自各采集点的通讯模块的故障行波数据，并进行对比以及判断。参见图1所示，图1中示例性的公开了6个采集点与主站之间进行通讯的示意图，其中，每个采集点通过通讯模块与主站中的判断模块，使用无线公网通讯的方式进行故障行波数据的传输。

本申请实施例提供的一种高阻接地故障选相系统，包括：行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块；所述行波检测模块，用于检测输电线路中各相是否产生故障行波；所述数据采集模块，用于采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成包括故障行波产生时的时间信息故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至所述通讯模块；所述通讯模块，用于接收所述的故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至所述判断模块；所述判断模块，用于判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相；所述电源模块，用于为所述通讯模块和采集模块供电。

通过上述公开的高阻接地故障选相系统，巧妙地利用了高阻接地故障行波只会在不同馈线的相同相之间传播，不会传播到非故障相的规律，通过分析不同馈线的某一相同相产生了故障行波，而其他两项均未产生故障行波，来确定产生故障行波的相为故障相；简单有效地完成高阻接地故障选相工作，保证了高阻接地故障选相的准确性，提高了供电可靠性。

进一步地，所述判断模块包括：第一分析单元；

分析不同时间不同馈线中的故障行波数据，将最早产生故障行波的线路确定为故障线，再比较所述故障线在同一时间的不同相中的故障行波数据，将产生故障行波数据的相确定为故障相。

进一步地，所述判断模块包括：第二分析单元；

分析不同时间不同馈线中的相同相中的故障行波数据，若不同时间不同馈线中的相同相中均产生故障行波数据，则确定该相为故障相。

本实施例中，高阻接地故障选相系统包括三种结构，分别为：1)行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块，其中，判断模块包括：第一分析单元；2)行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块，其中，判断模块包括：第二分析单元；3)行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块，其中，判断模块包括：第一分析单元和第二分析单元。

优选地，同一条馈线安装有3个所述行波检测模块，分别安装在馈线中的A相、B相和C相线路上。

优选地，所述行波检测模块为高频电流互感器(即高频CT)，串接在各相线路上。

其中，所述行波检测模块具有SOE分辨率纳秒级，提高检测的准确性。

优选地，所述数据采集模块、通讯模块和电源模块通过二次线连接所述行波检测模块；

所述电源模块为蓄电池，所述电源模块的充电采用所述行波检测模块的二次电流；

所述行波检测模块、采集模块、通讯模块和电源模块安装于输电线路的杆塔上；

所述判断模块安装在主站内。

优选地，所述通讯模块采用无线公网进行通讯，所述通讯模块上设置有安防模块。

具体的，本申请提供一种行波检测模块、采集模块、通讯模块和电源模块的安装示意图，参照图2所示，检测模块(即高频CT)安装在电力线路的杆塔上，并通过引流线与电力线路连接，实时检测电力线路中产生的故障行波。同时，检测模块通过二次线与采集模块、通讯模块以及电源模块相连接，实现故障行波数据的传输以及向电源模块充电。其中，该高频CT为直通式互感器，安装时需将原有线路开断，建议安装在耐张杆塔上，免去开断原有线路。一组检测模块(3只高频CT)配置一套采集模块、通讯模块、电源模块。

本申请另一实施例公开一种高阻接地故障选相方法，所述高阻接地故障选相方法，应用于所述的高阻接地故障选相系统，如图3所示，所述高阻接地故障选相方法包括：

步骤301，通过行波检测模块检测输电线路中各相是否产生故障行波，其中，输电线路包括多条馈线，每条馈线包括A、B和C三相线路；

步骤302，数据采集模块采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至通讯模块，其中，所述故障行波数据包括所述故障行波产生时的时间信息；

步骤303，所述通讯模块接收所述故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至判断模块；

步骤304，所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相。

进一步地，所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相，包括：

利用第一分析单元分析不同时间不同馈线中的故障行波数据，将最早产生故障行波的线路确定为故障线，再比较所述故障线在同一时间的不同相中的故障行波数据，将产生故障行波数据的相确定为故障相。

进一步地，所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相，包括：

利用第二分析单元分析不同时间不同馈线中的相同相中的故障行波数据，若不同时间不同馈线中的相同相中均产生故障行波数据，则确定该相为故障相。

具体的，所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相有三种方法，具体如下：

第一种是分析通讯模块发送的不同时间不同馈线中的故障行波数据，将最早产生故障行波的线路确定为故障线，再比较所述故障线在同一时间的不同相中的故障行波数据，将产生故障行波数据的相确定为故障相，也就是说，先比较不同馈线产生的故障行波时间，时间最早的确定为故障线，再从确定的故障线中选出检测到故障行波的相，完成选相；

第二种是分析不同时间不同馈线中的相同相中的故障行波数据，若不同时间不同馈线中的相同相中均产生故障行波数据，则确定该相为故障相；也就是说，根据高阻接地的故障行波只会在不同馈线的相同相之间传播，不会传播到非故障相，通过分析不同馈线的某一相同相产生了故障行波，而其他两项均未产生故障行波，则确定产生故障行波的相为故障相；

第三种是在第一种的基础上，更进一步地用第二种方法进行确认，增加了高阻接地故障选相的准确性。

下面结合具体实施例对上述方法做进一步说明，参照图4，为本实施例提供的一种高阻接地故障选相方法的应用场景示例图，具体过程如下：

图4中，同一组母线上有3回馈线，当馈线3A相发生高阻接地故障后，故障行波沿馈线3A相线路向两边传播。一段时间过后馈线3高频CTA检测到从故障点传来的故障行波信号，但馈线3高频CTB和馈线3高频CTC未检测到从故障点传来的故障行波信号，馈线3A相的通讯模块，将带有时间点的故障行波数据传回主站，馈线3B相和C相在A相接收到故障行波的同一时间点将未检测到故障行波的信息传回主站。再经过一段时间故障行波经母线分别传播到馈线2高频CTA处和馈线1高频CTA处，馈线2高频CTA在检测到故障行波时将带有时间点的故障行波数据传回主站，同一时间点馈线2高频CTB和高频CTC将未检测到故障行波的信息传回主站；馈线1高频CTA在检测到故障行波时将带有时间点的故障行波数据传回主站，同一时间点馈线1高频CTB和高频CTC将未检测到故障行波的信息传回主站。主站的判断模块通过分析3个不同时间点三条馈线都只有A相检测到故障行波选择出故障相为A相，至此高阻接地故障选相完成。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于方法实施例而言，由于其是基于装置的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例中的说明即可。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种高阻接地故障选相系统，其特征在于，包括：

行波检测模块、数据采集模块、通讯模块、判断模块和电源模块；

所述行波检测模块，用于检测输电线路中各相是否产生故障行波，其中，输电线路包括多条馈线，每条馈线包括A、B和C三相线路；所述行波检测模块为高频电流互感器，串接在各相线路上；

所述数据采集模块，用于采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至所述通讯模块，其中，所述故障行波数据包括所述故障行波产生时的时间信息；

所述通讯模块，用于接收所述的故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至所述判断模块；

所述判断模块，用于判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相；

所述电源模块，用于为所述通讯模块和采集模块供电；

其中，所述判断模块包括：第一分析单元和第二分析单元；

所述第一分析单元，用于分析不同时间不同馈线中的故障行波数据，将最早产生故障行波的线路确定为故障线，再比较所述故障线在同一时间的不同相中的故障行波数据，将产生故障行波数据的相确定为故障相；

所述第二分析单元，用于分析不同时间不同馈线中的相同相中的故障行波数据，若不同时间不同馈线中的相同相中均产生故障行波数据，则确定该相为故障相。

2.根据权利要求1所述的高阻接地故障选相系统，其特征在于，

同一条馈线安装有3个所述行波检测模块，分别安装在馈线中的A相、B相和C相线路上。

3.根据权利要求1所述的高阻接地故障选相系统，其特征在于，

所述数据采集模块、通讯模块和电源模块通过二次线连接所述行波检测模块；

所述电源模块为蓄电池，所述电源模块的充电采用所述行波检测模块的二次电流；

所述行波检测模块、采集模块、通讯模块和电源模块安装于输电线路的杆塔上；

所述判断模块安装在主站内。

4.根据权利要求1所述的高阻接地故障选相系统，其特征在于，

所述通讯模块采用无线公网进行通讯，所述通讯模块上设置有安防模块。

5.一种高阻接地故障选相方法，其特征在于，所述高阻接地故障选相方法，应用于权利要求1至4任一项所述的高阻接地故障选相系统，所述高阻接地故障选相方法包括：

通过行波检测模块检测输电线路中各相是否产生故障行波，其中，输电线路包括多条馈线，每条馈线包括A、B和C三相线路；

数据采集模块采集所述行波检测模块检测到的故障行波，生成故障行波数据，并将所述故障行波数据传输至通讯模块，其中，所述故障行波数据包括所述故障行波产生时的时间信息；

所述通讯模块接收所述故障行波数据，并将所述故障行波数据发送至判断模块；

所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相；

其中，所述判断模块判断各相的故障行波数据，确定发生故障的故障相，包括：

利用第一分析单元分析不同时间不同馈线中的故障行波数据，将最早产生故障行波的线路确定为故障线，再比较所述故障线在同一时间的不同相中的故障行波数据，将产生故障行波数据的相确定为故障相；

利用第二分析单元分析不同时间不同馈线中的相同相中的故障行波数据，若不同时间不同馈线中的相同相中均产生故障行波数据，则确定该相为故障相。

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